以PLC为基础的轴承测试液压伺服加载系统PID控制探究

以PLC为基础的轴承测试液压伺服加载系统PID控制探究

昌赞明

中金岭南韶关冶炼厂烧结车间设备科电工班

测功机属于一种精密仪器，其主要作用是可以通过操作实现对电机、发动机等设备轴承综合情况进行检测，帮助工作人员及时掌握轴承状况，确保设备的正常运行。测功机在应用中可以消除测定设备产生机械能，还可以将这种机械能转化为其他能量。轴承在实际应用中，其综合性能等会对其使用年限以及测功机测定的可靠性以及精准度都会产生较大影响，因此，积极对测功机轴承液压加载测试系统的综合性能进行测定时确保的测功机工作质量内在要求，也是提高、测功机工作效率的根本保证。

1.加载测试系统概述

加载测试系统的主要作用是对各个零部件的性能进行测定，然后通过对各项数据的分析确定设备的使用性能以及使用寿命。加载测试系统属于卧式结构，其主要构成包括：径向液压加载设备、轴承等设备。图1为测试系统结构图。系统工作时，其本质是通过对变频器的利用，就可以实现对电主轴的驱动，而后在利用蛇形弹簧以及安全联轴器就可以让整个系统安全预先设定的流程进行工作[1]。支撑轴承是对整个系统来说意义重大，其主要作用是对两个系统进行支撑。然后将需要测定的轴承放在支撑轴中间，通过对液压伺服加载系统的利用就可以实现操作，并且还能及时对径向加载荷载的力度进行不同程度的调节，在此过过程中，需注意是的径向加载荷载是通过需要测定的轴承外圈的座套然后将荷载增加到需要测定的轴承。然后通过对座套中传感器的利用就能及时对各项数据进行测定，并且在利用过程中还能及时和电液伺服阀构成闭环控制系统，而需要测定轴承的温度基本上都是由线圈外部的四个温度传感器实现测量。在实际测量过程中，工作人员只有依据实际情况，及时构建安全稳定的液压伺服加载系统，才能保证整个系统的运行符合相应的技术指标要求，进一步提高所测数据的稳定性。在下如图中：1表示底座，2和8表示支撑轴承安装机架，3、9表示两个支撑轴承，4表示径向加载液压缸，5表示加载座套，6表示被测轴承，7表示测试系统主轴承，10表示蛇形弹簧联轴器，11表示变频电主轴。12表示电气测控柜.

2.控制系统的设计

总的来说，整个控制系统包括：硬件系统、PLC主要程序设计两个重要部分，

2.1硬件系统

硬件系统是整个控制系统的核心部分，主要由上位Pc机以及逻辑控制器等部分构成。想要整个控制系统正常运行不仅需要硬件支持，而且还需要相对应的软件系统，才能确保整个系统正常运行[2]。下图为整个控制系统结构图，

通过对上图分析以后，数据信息采集系统和双闭环系统是整个硬件系统的主要构成。数据信息采集在运行中，可以就是对各项数据信息进行采集，通过温度传感器就可以及时获取温度数值，并且将其快速输入到相应的模拟模块中，并且还可以通过模块及时将温度传感器所信号进行转换以后及时传输到PLC，对各项数据信息进行储存，然后只需要等待系统下一步对所有数据进行分析。最后，系统在运行中通过通信模块就可以让上位PC机以及PLC进行数据交换。上位PC机通过对各项数据进行分析，然后系统就可以对轴承测定中的温度状况进行动态监测[3]。整个系统有两个闭环系统，其中一个闭环控制系统其主要作用是利用PLC控制变频器对电主轴变频无极的速度进行调整，就可以实现对整个测功机速度的测定。而剩下的一个闭环控制系统为液压伺服加载系统。

2.2PLC关键程序设计

控制系统下位机主要是采用可编程逻辑控制器PLC，PLC通过对通信模块的利用可以及时从上位PC机接收到已经设定好的试验参数，然后根据所相应的设定确保系统的正常运行，另一方面，还实现对整个系统各项数据信息的采集、存储、上传等。下位机程序是整个控制系统的主要构成部分，下位机和上位机共同构成了一个整体。

系统液压加载力在应用中主要是以可编程逻辑控制器FX2N-32MRPLC作为核心控制器，通过测力传感器可以及时采集和测量液压加载缸所输出的加载力，然后通过模拟量将其输入到模块FX2N-4AD进行A／D转换，就可以及时将模拟量信号转换为数字信号，然后将其输送到可编程逻辑控制器FX2N-32MR。通过对FX2N-32MR中PID指令对实际输出加载力进行测量，然后及时和上位机所设定的加载力对两者间存在的差值进行PID运算，然后在通过对模拟量的输出模块FX2N-4DA进行D／A转换就可以及时将数字量信号转换成模拟量信号以后，就可以实现对电液伺服阀开口量大小的有效控制。

PID控制在模拟量控制中应用较为广泛，主要是PID技术以及技术人员较为熟悉。已知P(t)是系统已经设定好的数值，c(t)是系统输出量，Pv(t)是系统反馈量。PID闭环控制系统中PID控制器输出以及输入两者间的关系可以用以下公式进行表示：

3.总结

综上所述，轴承性能对测功机工作准确性具有直接影响。加载系统的应用可以及时对轴承在不同工作环境下的性能以及使用寿命进行测定，为工作人员提供准确的数据支持，确保工作人员可以及时采取合理的维修措施。在实际应用中应该及时对系统结构、液压工作原理等进行分析，掌握相关知识以后才能更好的实现PID控制，及时获取各项测量数量，提高对轴承测量的精准度。

参考文献：

[1]王杰,朱彩波,李国坚,等.基于PID控制的注塑机液压系统故障诊断方法[J].设备管理与维修,2018(5).

[2]鲁照权,文茹,程健.基于非线性PID控制的高抗扰液压伺服系统[J].制造业自动化,2017,39(3):40-42.

[3]王建平,赵婵娟.基于PLC的专家PID控制算法在精密压药液压机控制系统中的应用[J].化工自动化及仪表,2016,43(6):579-583.

[4]魏立新,王浩,王铁兴.基于粒子群算法的液压APC系统分数阶PID控制器设计[J].燕山大学学报,2017,41(3):246-252.